第四節 神經系統概念圖分析
學生的神經系統概念圖利用 CmapTools 軟體進行轉檔，接著分 析概念圖的結構、概念圖型態、概念圖上位概念使用和概念圖連接 詞，以下依序說明分析結果。
一、概念圖結構
本研究收集 51 位學生的概念圖，學生在二開海報上完成的概念 圖會以數位相機建立一個照片檔（圖5），後續使用 CmapTools 將原 始概念圖轉換成電子版概念圖（圖6），經過轉換後的概念圖，有利
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圖 5 學生（J70529）神經系統概念圖
圖 6 學生（J70529）的 CmapTools 版神經系統概念圖
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於分析概念圖結構、型態、上位概念和連結詞。
概念圖結構的分析，依據 Thompson 和 Mintzes (2002)的論文，
分別計算「概念（conception）」、「命題（proposition）」、「分支
（branch）」、「階層（hirarchy）」和「交叉連結（crosslink）」的數 目，結果如表21。由表 21 的結果發現，學生平均使用 16.0 個概念 繪製概念圖，使用最多概念的學生運用了23 概念，最少的則僅用了 7 個概念，顯示大多數學生只會使用研究者預先提供的 16 個概念繪 製概念圖，少數（11 位，21.6%）學生會自行增加概念繪製概念 圖，而刪減概念的學生也是少數，僅有8 位（15.7%）。相較於課本 內容概念圖（圖1）的 47 個概念，學生能夠用來繪製概念圖的概念 相對較少。
學生的概念圖中平均形成 18.9 個命題，最多能形成 33 個命 題，最少的則只有形成6 個命題。進一步計算命題與概念的比值，
表21
學生概念圖平均分數表
概念 命題 分支 階層 交叉連結 平均數 16.0 18.9 4.0 3.1 2.8
最大值 23 33 10 6 13
最小值 7 6 0 0 0 課本內容概念圖 47 71 16 4 25
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平均一個概念形成1.2 個命題，而課本內容概念圖的命題數為 71 個，平均每個概念可以形成1.5 個命題，由概念形成命題的比例，
較學生建構的概念圖比例高。
學生的概念圖平均具有 4.0 個分支，最多具有 10 個分支，但也 有學生的概念圖是0 個分支（沒有分支），概念圖中的分支可以當作 概念群（conceptual clusters）看待，由學生平均形成 4.0 個分支的結 果顯示，多數學生將16 個神經系統概念區分為 4 群。
學生的概念圖平均形成 3.1 個階層，最多會形成 6 個階層，但 也有學生的概念圖沒有階層（線型），相對於課本內容概念圖形成的 4 個階層，學生的概念圖在階層數上與課本內容概念圖形成的數目 相差有限，表示在概念圖的階層結構上很相似。另外，學生平均形 成2.8 個交叉連結，不同學生間所形成的交叉連結數量相差很大，
形成最多交叉連結的學生可以形成13 個，但也有學生完全沒有交叉 連結形成。進一步分析發現，研究對象的學生平均5.7 個概念才會 形成一個交叉連結，與課本內容概念圖平均1.9 個概念形成一個交 叉連結相比，比例低了很多。
由前述的分析可以知道，學生的概念圖結構與課本內容的概念 圖結構相比，在複雜度上有很大的差距，當然，本研究之學生在教 學前繪製的概念圖，結構原本就不可能與課本內容概念圖的結構相
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近，但需要注意的是，學生的概念圖與課本內容概念圖在交叉連結 的數量，落差特別大，生物教師或生物教育研究者應該特別注意如 何透過教學，幫助學生建構概念間的交叉連結，讓學生的神經系統 概念結構更完整。
二、概念圖型態
統整學生所繪製的概念圖，依據概念使用的情形和概念連結的 型態，將學生的概念圖予以分類，結果51 位學生的概念圖可區分 為：「線型」、「兩群」、「三群」、「四群」和「網絡」共 5 種不同的概 念圖型態，以下分別說明5 種概念圖型態。
（一）線型
線型概念圖顧名思義是指呈現一直線的型態，學生繪製概念圖 時，由第一個概念開始，利用連接詞連結第二個概念，第二個概念 再用一個連接詞連結第三個概念，依此類推形成線型概念圖，如圖 7。從圖 7 的概念圖可以發現，學生試圖將許多概念透過連接詞形成 一段文字敘述，如：「腦」中間的「腦幹」裡面的「腦神經」思考
「大腦」……等，換句話說，繪製概念圖只是將許多概念形成一段 合理的文字敘述，缺少概念有階層的想法，也缺乏概念可以分類的 思考，因此無法將許多不同的概念形成網絡狀連結的圖形。
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圖 7 學生（C70527）的線型概念圖
（二）兩群型
兩群型概念圖是指學生以將神經系統概念明確區分為兩個概念 群，兩個概念群由獨立的上位概念形成網絡狀的概念圖，而依據是 否產生交叉連結，又可以將兩群型概念圖區分為「獨立兩群」和
「連結兩群」兩種。獨立兩群型概念圖是指學生繪製的概念圖，具 有兩個明確的上位概念，概念圖中的概念分為獨立的兩群，兩群概
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念之間沒有交叉連結（圖8、圖 9），而連結兩群則是兩群概念之 間，具有交叉連結（圖10、圖 11）。兩群型概念圖型態反映學生認 為神經系統概念區分為兩大部分，無法整合成一個完整的概念網 絡。
圖 8 學生（S70606）的獨立兩群概念圖
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圖 9 學生（S70606）CmapTools 版獨立兩群概念圖
圖 10 學生（J72327）的連結兩群概念圖
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圖 11 學生（J72327）CmapTools 版連結兩群概念圖
（三）三群型
三群型概念圖是指學生繪製的概念圖，明顯區分為三個獨立的 概念群，依據概念群之間是否產生交叉連結，有可以再分為「獨立 三群」和「連結三群」。獨立三群（圖12、圖 13）是指概念圖具有 三個明確的上位概念，且三群概念之間沒有交叉連結。連結三群之 概念圖具有明確的三個上位概念，將概念分為三群（圖14、圖 15），而三群概念間有交叉連結。
（四）四群型
有一位學生利用四個上位概念繪製概念圖（圖 16、圖 17），形 成四群型概念圖，這四群中有兩群僅有兩個概念，有一群包含三個 概念，這樣的結果反映這位學生無法將前述的三群的概念納入另一 群型成完整的概念網絡。
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圖 12 學生（C70501）的獨立三群概念圖
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圖 13 學生（C70501）CmapTools 版獨立三群概念圖
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圖 14 學生（C72031）的連結三群概念圖
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圖 15 學生（C72031）CmapTools 版連結三群概念圖
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圖 16 學生（L71235）的四群概念圖
圖 17 學生（L71235）CmapTools 版四群概念圖
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（五）網絡型
網絡型概念圖是指由一個上位概念開始繪製概念圖，概念與概 念之間由連接詞連結形成命題，概念間會形成分支，有明確的階 層，也會形成交叉連結，整個概念圖形成一個完整的概念網絡（圖 5、圖 6）。網絡型概念圖就是科學教育學者提出的概念圖型態，能 夠繪出網絡型概念圖，表示學生在神經系統能形成自己的知識架 構。
將 51 位學生的概念圖型態與數量整理成表 22。如表 22 所示，
30 位學生（58.8%）能畫出網絡型態概念圖，12 位學生（23.5%）呈 現兩群型概念圖，其中11 位學生屬於連結兩群概念圖，僅 1 位學生 是獨立兩群的概念圖。有5 位學生（9.8%）呈現三群型概念圖，其 中4 位屬於連結三群概念圖。另外，有 3 位學生（5.9%）出現線型 概念圖，僅有一位學生（2.0%）繪出四群的概念圖。
表22
學生概念圖型態統計表
型態 線型
兩群 三群
四群 網絡 獨立 連結 獨立 連結
人數 3 1 11 1 4 1 30 百分比 5.9 2.0 21.6 2.0 7.8 2.0 58.8
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分析概念圖型態的理由是期望能夠釐清學生習慣將那些神經系 統概念連結在一起，也就是那些概念會形成概念群。結果發現有 58.8％的學生能夠建構網絡型的概念圖，表示這些學生已經可以將 神經系統概念形成一個網絡，與課本概念圖所呈現的型態很接近。
但有41.2％的學生將神經系統概念分成兩群、三群或四群，甚至有 3 位學生的概念圖是線型概念圖，線型概念圖表示學生無法將神經 系統概念建構成一個相互連結的網絡，僅注重兩個概念間的個別關 係，線型概念圖缺乏階層和分支，整體的概念的連結和複雜度就非 常低。
有約四成的學生的概念圖型態非網絡型，表示這些學生無法將 神經系統概念建構出一個完整的結構，或許因為這些學生對某些神 經系統概念不熟悉，無法將不熟悉的概念與熟悉的概念整合成一個 完整的知識架構，因而產生結構較為鬆散和零碎的非網絡型概念 圖。
三、概念圖之上位概念
概念圖的上位概念代表涵蓋內容最多，最為重要的概念，因 此，透過檢視學生概念圖中的上位概念，可以瞭解學生認為什麼概 念是內容最廣且最為重要的概念。仔細檢視並統計51 位學生繪製概
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念圖時所運用的上位概念與次數，結果如表23。表 23 第一列代表 上位概念的編號，因為學生最多會使用四個上位概念繪製概念圖，
因此上位概念有四個編號，編號一代表只用1 個上位概念；編號二 表示用2 個上位概念；編號三表示用 3 個上位概念；編號四表示用 4 個上位概念。表 23 的左邊第一欄則是羅列了學生繪製概念圖使用 的所有上位概念，共14 個，其中「人」和「人體」兩個概念是學生 自行增加的概念，而研究者提供的16 個概念中，「感覺神經」、「運 動神經」、「腦神經」和「脊神經」四個概念沒有被學生選做上位概 念。
表 23 的結果顯示，被選定為上位概念次數最多的概念是
「腦」，共有 27 次（占所有 76 次上位概念的 35.5%），其次是「神 經系統」，共有16 次（20.1%），第三的則是「受器」和「脊髓」，各 有5 次（約 6.6%）。使用一個上位概念的學生分別是 3 位線型概念 圖的學生與30 位網絡型概念圖的學生，共使用 33 次上位概念，3 位線型概念圖的學生有2 位使用「腦」做為上位概念，另一位則使 用了「受器」。而30 位網絡型概念圖的學生使用的上位概念如表 24，網絡型概念圖學生總共使用了 8 個不同的上位概念，次數最多 的是「腦」有11 次，其次是「神經系統」的 10 次，顯示「腦」和
「神經系統」是大多數網絡型概念圖學生認定的上位概念。
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表23
學生概念圖上位概念使用次數統計表 上位概念個數
上位概念
一 二 三 四 合計
腦 13 10 4 27
神經系統 10 4 1 1 16
受器 1 2 2 5
脊髓 2 3 5
腦幹 2 1 1 4
大腦 2 1 3
反射作用 2 1 3
神經元 1 1 1 3
周圍神經 1 1 2
人體 1 1 2
中樞神經 1 1 2
動器 2 2
人 1 1
小腦 1 1
合計 33 24 15 4 76
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表24
網絡概念圖之上位概念使用次數統計表
網絡概念圖之上位概念使用次數統計表